gms | German Medical Science

32. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP)

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.

24.09. - 27.09.2015, Oldenburg

Nachbildung der Diplophonie in einem künstlichen Kehlkopfmodell

Vortrag

  • corresponding author presenting/speaker Stefan Kniesburges - Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Hals- Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirugie, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland
  • author Alexander Lodermeyer - Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Deutschland
  • author Stefan Becker - Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Deutschland
  • author Michael Döllinger - Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie, Hals- Nasen-Ohren-Klinik, Kopf- und Halschirugie, Universitätsklinikum Erlangen, Erlangen, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie. 32. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP). Oldenburg, 24.-27.09.2015. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2015. Doc35

doi: 10.3205/15dgpp05, urn:nbn:de:0183-15dgpp051

Veröffentlicht: 7. September 2015

© 2015 Kniesburges et al.
Dieser Artikel ist ein Open-Access-Artikel und steht unter den Lizenzbedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 License (Namensnennung). Lizenz-Angaben siehe http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.


Zusammenfassung

Hintergrund: Geometrische Strömungsrandbedingungen oberhalb der Stimmlippen haben großen Einfluss auf das supraglottische Strömungsfeld und die Schallerzeugung (Kniesburges et al. 2013). Im künstlichen Kehlkopfmodell konnten neben den harmonischen Tönen der symmetrischen Stimmlippenschwingungen zusätzliche, subharmonische Töne festgestellt werden, die charakteristisch für Diplophonie sind. Die Frequenz der subharmonischen Töne lag immer exakt in der Mitte zweier harmonischer Töne. Ihre Lautstärke war dabei abhängig vom transversalen Durchmesser des supraglottischen Ansatzrohrs, d.h. den Strömungsrandbedingungen.

Material und Methoden: Das künstliche Kehlkopfmodell enthält Silikonstimmlippen, die bei Frequenzen zwischen 100 und 150 Hz symmetrisch mit Glottisschluss schwingen. Der transversale Durchmesser des supraglottischen Ansatzrohrs wurde systematisch variiert. Um Hinweise auf die subharmonische Schallentstehung im Strömungsfeld zu erhalten, wurden 40 Drucksensoren im supraglottischen Ansatzrohr eingebracht, mit denen der statische Strömungsdruck zeitlich hoch aufgelöst gemessen wurde. Zusätzlich wurde der abgestrahlte Schall detektiert.

Ergebnisse: Die Frequenzanalyse des supraglottischen Strömungsdrucks zeigt in Fällen mit subharmonischen Tönen einen sehr kleinen Peak bei der halben Schwingungsfrequenz der Stimmlippen, der aber im Frequenzspektrum des abgestrahlten Schalls nicht zu sehen ist. Dieser Peak ist auf eine zyklische Änderung des Druckniveaus im Strömungsfeld unmittelbar oberhalb der Stimmlippen zurückzuführen. Durch Visualisierung des supraglottischen Strömungsfeldes konnte diese Druckänderung mit ebenfalls zyklischen Lageänderungen des glottischen Freistrahls begründet werden.

Fazit: Die Ergebnisse legen nahe, dass auch im Falle symmetrischer Stimmlippenschwingungen subharmonische Töne erzeugt werden können. Diese entstehen durch bestimmte supraglottische Randbedingungen mit kleinen transversalen Durchmessern, die dann eine zyklische Lageänderung des glottischen Freistrahls induzieren.


Text

Hintergrund

Geometrische Strömungsrandbedingungen oberhalb der Stimmlippen haben großen Einfluss auf das supraglottische Strömungsfeld und die Schallerzeugung [1], [2]. Im künstlichen Kehlkopfmodell konnten neben den harmonischen Tönen der symmetrischen Stimmlippenschwingungen zusätzliche, subharmonische Töne festgestellt werden, die charakteristisch für Diplophonie sind [3]. Die Frequenz der subharmonischen Töne lag immer exakt in der Mitte zweier harmonischer Töne. Ihre Lautstärke war dabei abhängig vom transversalen Durchmesser des supraglottischen Ansatzrohrs, d.h. den Strömungsrandbedingungen.

Material und Methoden

Das künstliche Kehlkopfmodell enthält Silikonstimmlippen, die bei Frequenzen zwischen 100 und 150 Hz symmetrisch mit Glottisschluss schwingen. Der transversale Durchmesser des supraglottischen Ansatzrohrs wurde systematisch variiert. Um Hinweise auf die subharmonische Schallentstehung im Strömungsfeld zu erhalten, wurden 40 Drucksensoren im supraglottischen Ansatzrohr eingebracht, wie in Abbildung 1 [Abb. 1] zu sehen ist. Mit diesen Sensoren wurde der statische Strömungsdruck zeitlich hoch aufgelöst gemessen. Zusätzlich wurde der abgestrahlte Schall detektiert. Eine genaue Darstellung und Beschreibung des Versuchsaufbaus ist in Kniesburges [4] zu finden.

Ergebnisse

Die Frequenzanalyse des supraglottischen Strömungsdrucks zeigt in Fällen mit subharmonischen Tönen einen sehr kleinen Peak bei der halben Schwingungsfrequenz der Stimmlippen (siehe Abbildung 2 [Abb. 2]), der im Frequenzspektrum des abgestrahlten Schalls nicht zu sehen ist (vgl. [1]). Dieser Peak ist auf eine zyklische Änderung des Druckniveaus im Strömungsfeld unmittelbar oberhalb der Stimmlippen zurückzuführen und hängt ebenfalls vom transversalen Durchmesser des supraglottischen Kanals ab. Seine Amplitude nimmt mit steigendem supraglottischen Kanaldurchmesser ab. Durch Visualisierung des supraglottischen Strömungsfeldes und einer anschließenden Eigenwertzerlegung konnte diese Druckänderung mit ebenfalls zyklischen Lageänderungen des glottischen Freistrahls begründet werden.

Fazit

Die Ergebnisse legen nahe, dass auch im Falle symmetrischer Stimmlippenschwingungen subharmonische Töne erzeugt werden können. Diese entstehen durch bestimmte supraglottische Strömungsrandbedingungen mit kleinen transversalen Durchmessern, die dann eine zyklische Lageänderung des glottischen Freistrahls induzieren.


Literatur

1.
Kniesburges S, Hesselmann C, Becker S, Schlücker E, Döllinger M. Influence of Vortical Structures on the Glottal Jet Location in the Supraglottal Region. J Voice. 2013;27(5):531-44. DOI: 10.1016/j.jvoice.2013.04.005 Externer Link
2.
Lodermeyer A, Becker S, Döllinger M, Kniesburges S. Phase-locked flow field analysis in a synthetic human larynx model. Exp Fluids. 2015;56(4):77. DOI: 10.1007/s00348-015-1942-6 Externer Link
3.
Kramer E, Linder R, Schönweiler R. A Study of Subharmonics in Connected Speech Material. J Voice. 2013;27(1):29-38. DOI: 10.1016/j.jvoice.2012.08.005 Externer Link
4.
Kniesburges S. Fluid-Structure-Acoustic Interaction during Phonation in a Synthetic Larynx Model [Dissertation]. Shaker Verlag; 2014.